鹵素阻燃劑的三種阻燃機理
近年來,各類高分子材料廣泛應用于我們日常生活、生產和社會建設的各個行業和領域,在國民經濟建設中發揮著巨大的作用。但是此類高分子材料通常具有易燃的特點,而阻燃劑的應用能夠很好的解決這一點。
鹵系阻燃劑是含有鹵素元素以及鹵素元素其阻燃作用的一類阻燃劑。鹵系有4種鹵系元素氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)都具有阻燃性,阻燃效果按F、Cl、Br、I的順序依次增強,以碘系阻燃劑最強。生產上只有氯類和溴類阻燃劑被大量使用,而氟類和碘類阻燃劑少有應用,這是因為含氟阻燃劑中的C—F鍵太強而不能有效捕捉自由基,而含I阻燃劑的C—I鍵太弱容易被破壞,影響了聚合物性能(如光穩定性),使阻燃性能在降解溫度以下就已經喪失。鹵系阻燃劑(特別是溴系阻燃劑)的最大優點就是阻燃效率高、用量少、相對成本較低。研究表明,當某種材料的氧指數大于25%時,該材料不易燃燒,當氧指數大于27%時,材料具有自熄性。
目前,鹵素阻燃劑的阻燃機理可以分為以下三個方面
1.阻隔降溫
由于鹵系阻燃系的C—X的鍵能低,它的分解溫度基本與材料的熱分解溫度一致,阻燃劑受熱分解時,其間吸收一部分熱量,降低了溫度,同時,分解生成的鹵化氫氣體HX的密度大于空氣,可以排擠走材料周圍的空氣,形成氧滲屏障。
2.終止鏈反應
HX還可以與聚合物分解的自由基HO·反應生成鹵系自由基X·,X·又可以與高分子鏈反應生成HX,如此循環,從而切斷了HO·與氧的反應。
3.切斷熱源
阻燃劑的存在減弱了高分子鏈之間的范德華力,使材料在受熱時處于粘流態,此時的材料具有流動性,而在受熱流動時可以帶走一部分火焰和熱量,從而實現阻燃的效果。
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